塑件轴注射工艺分析及模具设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
塑件轴
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压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 全日制普通本科生毕业设计全日制普通本科生毕业设计 塑件轴注射工艺分析及模具设计塑件轴注射工艺分析及模具设计 ANALYSIS OF THE INJECTION PROCESS AND DESIGN OFTHE MOULD PLASTICS SHAFT 学生姓名学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 指导老师及职称：指导老师及职称： 学学 部：部： 提交日期： 年 5 月 全日制普通本科生毕业设计诚信声明 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。 同时，本论文的著作权由本人与、 指导教师共同拥有。 本人 完 全 意 识 到 本 声 明 的 法 律 结 果 由 本 人 承 担 。 毕业设计作者签名： 年 月 日 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985目 录摘要1关键词11 前言21.1 研究意义21.2 国内外研究现状41.3 发展方向52 塑件的工艺分析52.1 塑件的组成工艺分析52.2 塑件成型工艺性分析6 2.2.1 塑件尺寸结构分析6 2.2.2 塑件尺寸精度分析6 2.2.3 表面质量析7 2.2.4 脱模斜度7 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709852.3 塑件的体积重量72.4 浇注系统的设计83 型腔数的确定及浇注系统的设计83.1 分型面的分析83.2 型腔数的确定103.3 确定型腔的排列方式103.4 浇注系统的设计10 3.4.1 主流道的设计10 3.4.2 分流道的设计10 3.4.3 浇口的设计114 侧向分型与抽芯机构的设计124.1 斜导柱的设计12 4.1.1 斜导柱的基本形式12 4.1.2 斜导柱倾斜角的选择13 4.1.3 斜导柱长度的计算14 4.1.4 斜导柱直径的计算154.2 侧滑块的设计154.3 导滑槽的设计154.4 锲紧块的设计165 模具成型零件的设计165.1 凹模结构形式的选择165.2 凹模及型芯工作尺寸的计算16 5.2.1 型腔和型芯尺寸计算166 推出机构的设计与计算176.1 推出机构设计的原理176.2 脱模力的计算186.3 推杆直径的计算187 温度调节系统188 注射机与模具各参数的校核198.1 注射量的校核19 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709858.2 锁模力的校核198.3 安装参数的校核199 成型零件加工工艺2010 结论 21参考文献21致谢22附录23 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985塑件注射工艺分析及模具设计塑件注射工艺分析及模具设计 摘 要：根据给定塑件轴的尺寸和结构要求，对塑件进行工艺的分析和比较，最终设计出一幅一模两腔的注塑模具。 改设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具结构出发，对模具的浇注系统、 模具成型部分的结构、 顶出系统、 冷却系统、 注塑机的选择及有关的校核、 都有详细的设计，同时简单的编制了模具的加工工艺。 整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。设计出来的模具以满足工业生产需求，实现塑件轴的高效、自动化生产。关键词：塑件轴；注射模具；加工工艺；零件图Analysis of the Injection Process and Design of the Mold Plastics Shaft Abstract:According to the given plastic shaft size and structural requirements,the technology ofplastic parts for analysis and comparison,the final design of an injection mold of a mold with twocavity.The design process from the product structure,the concrete structure of the mold,the mold castingsystem,mold forming part of the structure ,the roof system,cooling system,the choice of injection moldingmachine and related parameters of the check,have the detailed design,at the same time,simple preparationof the mold process .The whole design process that the mold can achieve the required pieces ofplastic,processing technology.The design of the mold can meet the industrial production requirements,realize the plastic shaft efficient and automated production. Key Words: Plastic axis; Injection mold; Processing technology; Parts drawing1前言1.1 研究意义模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。 在电子、 汽车、电机、 电器、 仪表、 家电和通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠模具成型1。 用模具生产制件所表现出来的高精度、 高复杂度、 高一致性、 高生产率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、 上百倍。 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业是国民经济的基础产业，模具行业的发展标志着一个国家工业水平和产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品 1 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。 模具技术已成为技术发展中最具活力、 创造效益最高的应用领域。 同时，模具工业也是普及、 应用最成熟的行业之一。 模具不是批量生产的产品。 它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的 CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。新兴的模具 CAD 技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD 技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能够复制出所需要的直接或间接使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、 上百倍。 特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用极其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、 制造和研究中最具代表意义的模具之一。 而注塑模具亦成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景德模具之一。 注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为注塑模的一种，就具有很大的发展前景。1.2 国内外现状 在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰地了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。 模具是机械、 汽车、 电子、 通讯、 加点等工业产业品的基础工艺装备之一。 作为工业基础，模具的质量、 精度、 寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容置疑的作用。 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为”模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原始动力”。 日本模具产业值达到年产13000亿日元，远远超过日本机床总产值 9000亿日元2。如今，世界模具工业的发展甚至已经超过了新型的电子工业。 在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%3。 塑料模具工业是随着塑料工业的发展而发展的。 塑料工业是一门新兴的工业。 自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，他在某些方面以取代了很多种有色金属、 黑色金属、 水泥、 橡胶、 皮革、 陶瓷、 木材和玻璃等，成为各个部门不可缺少的材料。 目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、 照相机、 汽车、 仪器仪表、 机械制造、 交通、 电信、 轻工、 建筑业产品、 日用品以及家用电器行业中的电视机、 收录机、 洗衣机、 电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到了很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后后随着微型电子计算机的普及和汽车的微型化，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其是在国防和尖端科学技术领域中占有越来越大重要的地位。 目前，世界的塑料量已超过有色金属产量的总和。 塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造方便、 材料利用率高、 生产率高、 产品的尺寸规格一 2 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。 在我国，随着国民经济的高速发展，模具工业的发展也十分迅速。1999年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330 亿元，今后几年将以每年 10%已上的速度增长。 对于大型、 精密、 复杂、 长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。 汽车、 摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一般左右。1999 年，国内汽车年产量为 183万辆，保有量为1500 万辆，预计到2005年汽车年产量将达到600 万辆。 仅汽车行业就将需要各种塑料件 36 万吨，而且前的生产能力仅为 20 多万吨，因此发展空间十分广阔。 家用电器，如彩电、 冰箱、 洗衣机、 空调等，在国内的市场很大。 目前，我国的彩电的年产量已超过 3200万吨，电冰箱洗衣机和空调的年产量超过了 100万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。到2010 年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为 30%，塑料管的普及率将达到 50%，这些都会大大增加对模具的需求量4。 其它发展较快的行业，如电子、 通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。1.3 发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、 更精密、 更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、 数字化、 无图化、 精细化、 自动化方面发展：技术含量不断提高，模具企业向着技术集成化、设备经量化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是：1）CAD、 CAM、 CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CAD/CAM/CAE 技术的进一步集成化、一体化、智能化。2）PDM(产品数据管理）、CAPP（计算机辅助工艺设计管理）、KBE（基于知识工程）、ERP（企业资源管理）、MIS（模具制造管理信息系统）及Internet 平台等信息网络技术的不断发展和应用。3）高速、高精加工技术的发展与应用。4）超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术 的发展与应用。5）快速成型与快速制模（RP/RT）技术的发展与应用。6）热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用。7）模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用。8）优质模具材料的研制及正确选用。9）模具自动加工系统的研制与应用。10）虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。2. 塑件工艺性分析2.1 塑件组成工艺分析（1）本塑件选用聚酰胺P1010，俗称尼龙，密度 1.05g/m35。1940年实现工业化生产，首先用于合成纤维，我国商品名为“涤纶”，其后逐渐用作塑料。由于聚酰胺具有优异的物理力学性能，作为工程塑料使用，是工程塑料中发展最早的品种，种类不断扩大，改性产品不断出现，已拥有几十种系列产品，居五大工程塑料（尼龙、聚碳酸脂、 聚甲醛、 改性聚苯醚和热塑性聚酯）之首，广泛用于机械，仪表，汽车工业等， 3 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985如轴承，齿轮，村套，涡轮，蜗杆等。（2）尼龙有优良的力学性能，其坚韧耐磨，摩擦系数低，具有自熄及优良的化学稳定性：存在吸湿性：存在吸湿性和冷流行，尺寸稳定性差。（3）聚酰胺的成型特点 1）可用注射、挤出、模压及烧结等多种方法成型加工。 2）吸湿性较大，成型前须干燥：热稳定性差，易分解。 3）熔点较高，熔融温度范围窄，热稳定性差，不宜在高温料筒长时间停留。喷嘴须加热，防止堵塞。 4）熔体粘度低，流动性好，溢边值为 0.02mm，成型中易发生溢料和流延现象，因此模具须选用最小间隙，喷嘴自锁式。 5）收缩大且收缩率范围大，各向异性明显，易发生缩孔、凹陷和变形等缺陷，成型条件应稳定。 6）冷却速度队结晶度和塑件性能影响较大，应根据壁厚等控制模具温度。 7）摩擦系数小弹性较大，对浅侧凹塑件可强行脱模。 8）浇注系统流动阻力应尽量小，浇口截面宜取大些，避免死角滞料：有嵌件必须预热：模具加热，改善流动性，使塑件内外冷却均匀，防止产生缺陷：成型零件的模具应选耐磨及耐腐蚀材料，并淬硬及镀鉻，应排气。2.2 塑件的结构和尺寸精度2.2.1 塑件的结构分析图 1 塑件零件图Figure 1 The drawing of Plastic Parts 该零件是一个较长的轴类塑件，左侧是一个凹槽，用到侧抽芯机构；中间部分截面是一个十字轴；右侧安放嵌件。 由于塑件较长，总体结构较复杂，需要用到的型芯、型腔加工难度比较大，而且各部分壁厚不是很均匀，很容易产生填充不足的缺陷，为此需要适当提高注射压力和注射速度，合理设定注射行程，进行成型工艺分析。2.2.2 塑件尺寸精度的分析从模具型腔脱出的塑料制品，其温度一般比室温高，往往要经过数小时或更长时间之后才能降到室温。从模具型腔脱出尚有余热的制品尺寸与其冷却至室温时尺寸之差，称为成型收缩。因此正确选用注射机设备的技术参数及合理的模具制造技术和考虑到模具的磨损等关键问题以外，更重要的是精确详细计算注塑件的成型收缩率，这样才能保证注塑件的尺寸精度6。该零件的尺寸精度为SJ/T10628-95, IT8 级。2.2.3 表面质量分析 4 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985塑件的表面质量包括塑件缺陷、 表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、 塑料的品种、 模具成型零件的表面粗糙度、 模具的磨损程度等相关7。 零件的表面要求无凹坑、 飞边、 流痕、 熔接痕的缺陷以保证零件的质量，模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要高 1-2 级。2.3 塑件的体积重量计算塑件的体积和重量是为了选用注射机及确定模具型腔数，由于塑件较复杂，不能直接测量，可以先利用 PRO/E 画出塑件的三维图并分析得到塑件体积，查手册可知塑件的密度，再求得塑件质量。图2 塑件三维图Figure 2 The drawing of three-dimensional plastic Parts Diagram塑件体积：33775.2121775cmmmV查手册可知塑件材料PA1010 密度为1.053/cmg塑件重量：gW2305. 1775.21根据计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格8。 为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的 80%，即： 21%80 WW（1） 式中：W2注射机最大注射量（cm3），W1制品成型时所需的塑料总量（cm3）部分国产注射机的规格和性能 ，初步选择 XS-Z-60XS-Z-60 型注射机，注射方式为柱塞式，注塑机各参数如下表所示：表1 XS-Z-60 XS-Z-60 型注射成型机的技术规范Table1 XS-Z-60type injection molding Machine Specifications 5 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985项目 单位参数螺杆直径mm38额定注射容量3cm60注射压力MPa122喷嘴孔直径mm4锁模力最大开模行程 模具最小厚度 模具最大厚度 喷嘴圆弧半径 最大成型面积 kNmmmmmmmm 2cm50018070200121302.4 塑件的注射工艺参数的确定PA1010 的成型工艺参数可作如下选择9，在试模时可根据实际情况作适当的调整。可得PA1010 的注射工艺参数：料筒温度：前段温度t1选用 240中段温度t2选用 220后段温度t3选用 190喷嘴温度：选用200注射压力：选用120MPa注射时间：选用3s 保压时间：选用35s保 压：50MPa冷却时间：选用30s成型周期：68s3 型腔数的确定及浇注系统的设计 6 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709853.1 分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、 浇注系统设计、 塑件的结构工艺性及精度、 嵌件位置形状以及推出方法、 模具的制造、 排气、 操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2） 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（4） 满足塑件的外观质量要求。（5） 便于模具加工制造。（6） 对成型面积的影响。（7） 对排气效果的影响。（8） 对侧向抽芯的影响。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面、 易于加工的分型面。 本塑件分型面选择如下图：图 3分型面选择Figure 3 Surface options主要考虑到的因素为：安放嵌件的一侧有两个圆形凸台，把它们放在分型面上可避免该侧侧抽芯10；另一侧的圆柱体上有四个半圆凹陷，该分型面把它们分成两个在上两个在下，可直接脱模，降低了模具的复杂程度。所以，此分型面设置较为合理。3.2 型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，此处采用注射机的注射量来确定它的数目，型腔数目 7 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985n: mmkmnjn/ )(（2）式中 k-注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； mn-注射机最大注射量，cm3或g； mj-浇注系统凝料量，cm3或g； m-单个塑件的体积或质量，cm3或g。已知mn=60cm3 ，m=21.775cm3，取 mj为46cm3可求出n=2,即一模两腔。3.3 确定型腔的排列方式 根据型腔布置的注意事项以及考虑到采用一模两腔的结构，故采用对称式布局。即在模具两次都设有抽芯机构分别对两塑件抽芯，避免了动模脱模时受侧向抽芯机构的影响而产生不平衡力。3.4 浇注系统的设计3.4.1 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道11。是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大影响，因此它必须使熔体的温度降低和压力损失最小。 根据设计手册可知XS-Z-60XS-Z-60型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔直径：D0=4.0mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D应稍大于注射喷嘴直径d。 小端的前面是球面，其深度为 35,注射机的喷嘴球面在此与浇口套接触并且贴合12。主流道的半锥角通常为 26，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气；过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时的熔体流动阻力过大，此处的锥角选为 3。 为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r=2mm的圆弧过渡。3.4.2 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的一端塑料熔体的流动通道，分流道的作用是熔体流向，使其以平稳的流态均衡的分配到各个型腔。 分流道的设计应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积12。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形截面的流道，但 U 型流道由于加工容易且热量损失和压力损失均不大，也被广泛采用。 分流道截面尺寸视塑料品种，塑件尺寸，成型工艺条件及流道的长度等因素来确定。本塑件采用直径为8mm 的U形分流道。3.4.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量的注射成型。按浇口截面尺寸大小的结构特点，浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变流速增加，提高剪切速率、降低粘度，获得理想的流动状态，从而迅速均衡的充满型腔13。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非 8 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985平衡的布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件的均一质量。另外，限制性浇口还起着较早固化，防止型腔中熔体倒流的作用。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大部位，它主要对大中型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：(1）尽量缩短流动距离。(2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。(3）必须尽量减少熔接痕。(4）应有利于型腔中气体排出。(5）考虑分子定向影响。(6）避免产生喷射和蠕动。(7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。(8）注意对外观质量的影响。根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。侧浇口国外又称为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽）14，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修整方便，因此它是应用较广泛的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕迹。但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。侧浇口宽度和侧浇口深度尺寸计算的经验公式如下： b=(0.60.9)30/A t=(0.6 0.9)（3） 式中 b-侧浇口宽度，mm； A-侧浇口外侧表面积，mm2； t-侧浇口深度，mm； -侧浇口处塑件的壁厚，mm。 对于中小型塑件，一般深度 t=0.52mm,宽度 b=1.55.0mm,浇口的长度 L=0.82.0mm15。带入数据可得 b约为4,t约等于 2。4 侧向分型与抽芯机构的设计 当在注射成型的塑件与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型抽芯机构。安照侧向抽芯力动力来源的不同，注射模的侧向分型与抽芯机构可分为机动侧向 9 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985分型与抽芯机构、 液压侧向分型与抽芯机构和手动侧向分型与抽芯机构等三大类。 由于机动侧向分型与抽芯机构抽芯力大，生产效率高，容易实现自动化操作，且不需添置任何设备，因此，在生产中得到广泛应用16。该塑件采用机动侧向分型与抽芯机构中的斜导柱侧向分型与抽芯机构。4.1 斜导柱的设计4.1.1 斜导柱的基本形式斜导柱的基本形式如图所示：图 4 斜导柱Figure 4 The drawing of Oblique GuidesL1为固定于模板内的部分，与模板内的安装孔采取 H7/m6 的过渡配合，L2 为完成抽芯所需工作部分长度， 为斜导柱的倾斜角，L3 为斜导柱的端部具有斜角 部分长度，为合模时斜导柱能顺利插入侧滑块斜导孔内而设计， 角度常比 大 2317。侧滑块与斜导柱工作部分常采用H11/b11配合或留有0.51mm的间隙。4.1.2 斜导柱倾斜角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱与开合模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角 ，它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数， 的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等起着直接的重要影响。 10 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 图 5 斜导柱倾斜角Figure 5 Oblique Guides Tilt angle通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角 取 22左右比较理想18，一般在设计时取 25，最常用的是 1222，斜导柱倾斜角 的选择不仅与抽芯距和斜导柱的长度有关，而且决定斜导柱的受力情况。综上所述，取倾斜角=20。4.1.3 斜导柱长度计算斜导柱长度的计算见图: 图 6 斜导柱长度Figure 6 Oblique Guides Length在侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，可以推导出斜导柱的工作长度 L 与抽芯距s及倾斜角 有关，即 sin/SL（4） 11 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985当型芯滑块抽芯方向向动模一侧或向定模一侧倾斜 角度时，斜导柱的工作长度为: sin/cosSL（5）斜导柱的总长为: 54321LLLLLLz（6） mmSdhd)105(sin/2tan/cos/2/tan2式中: Lz-斜导柱总长度；d2-斜导柱固定部分大端直径；h-柱固定板厚度；d-斜导柱工作部分的直径；s-侧向抽芯距由以上公式带入数据可求的斜导柱长度 Lz=150mm.4.1.4 斜导柱直径的计算由于计算比较复杂，通常用查表的方法确定斜导柱的直径。先按抽芯力(约为24KN)选定的斜导柱倾斜角 (20)最大弯曲力（26KN），然后查出斜导柱的直径为D=32mm.4.2 侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件，一般情况下它与侧向型芯组合成侧滑块型芯，称为组合式。在侧型芯简单且容易加工的情况下，也有将侧滑块和侧型芯制成一体的，称为整体式。在侧向分型与抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要考其运动的精度来保证，最广泛的是 T型滑块，如图所示：图 7 侧滑块Figure 7 Side of the slider侧型芯是模具的成型零件，常用 T8、 T10、 45钢、 CrWMn、 P20 等制造，热处理硬度要求大于50HRC，这里选用 T1019。 侧滑块采用45钢、 T8、 T10 等材料制造，硬度要求大于40HRC，这里选用45 钢.镶拼组合的粗糙度Ra为0.8m,镶入的配合精度为 H7/m6.4.3 导滑槽的设计成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿着一定得方向平稳的往复运动，这一过程是在导滑槽内完成的。 根据模具上侧型芯大小、 形状和要求不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用 T 形槽或燕尾槽。本设 12 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985计采用 T 形槽，在模板上用线切割割出这个槽，既能保证加工精度，加工起来又方便。导滑部分的配合采用H8/f8，配合部分粗糙度Ra要求不低于0.8m。 同时为了让侧滑块在导滑槽内运动灵活，不被卡死，导滑槽和侧滑块要求保持一定的配合长度，一般情况下，保留在导滑槽内的侧滑块长度不应少于导滑总长度的 2/3。4.4 锲紧块的设计此设计考虑到侧滑块较大，因此直接利用定模板来做锲紧块。倾斜角与斜导柱平行，等于20。5 模具成型零件的设计 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异行零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。5.1 凹模结构形式的选择考虑到此设计中成型零件的特点，型腔有哈夫块和定模板构成，型芯只有一个侧型芯。因为型腔结构比较复杂，哈夫块采用数控加工的方法来加工。5.2 凹模及型芯工作尺寸的计算本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、 平均收缩率、 平均制造公差和平均磨损量来进行计算，取 PA1010 的平均收缩率为 0.01520,模具的平均制造公差取=/3，其中=1 。5.2.1 型腔和型芯各尺寸计算型腔径向尺寸计算公式： 001)(xLSLSM（7）式中：ML-模具型腔径向尺寸； SL-塑件外表面的径向基本尺寸； -塑件外表面径向基本尺寸的公差； S-塑料平均收缩率。X的取值在 0.5到0.75 之间。因制件较小取 X=0.75。将制件型腔各径向尺寸带入公式得：033)(L=18. 0020.33, 038)(L=16. 0023.38 010)(L=23. 0007.10, 015)(L=09. 0012.15 035)(L=32. 0022.35, 06)(L=16. 0004. 6 13 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709850196)(L=45. 0012.197, 0221)(L=22. 0016.222020)(L=36. 0014.20 。图 8 型腔尺寸Figure 8 The size of cavity 型芯径向尺寸的计算公式： 001)(xLSLSM（8）式中：ML-模具型芯径向尺寸； SL-塑件内表面的径向基本尺寸； -塑件内表面径向基本尺寸的公差； S-塑料平均收缩率。根据数据可得侧型芯的的尺寸：031)(L=32. 0045.31, 036)(L=22. 0052.3608)(L=33. 0014. 8, 018)(L=38. 0036.185.3 型腔侧壁厚度的计算根据整体式型腔的侧壁厚度计算公式： 341/EcpHS（9）式中： S-侧壁厚度（mm）；P-型腔压力（Mpa）查表得 60 Mpa； 14 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 c-由H1/L 决定的系数0.93； E-模具材料的弹性模量（Mpa）2.1510； -刚度条件，即允许变形量（mm）0.05. 将以上数据代入可得: 68.13S,底板的厚度大于侧壁厚度，取厚度为 22。6 推出机构的设计与计算推出机构一般由推出、 复位和导向三大元件组成。 凡是与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件，称为推出元件。 常用的推出元件有推杆、 推管、推件板、 成型推杆等。 推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸完成的。6.1 推出机构设计的原则（1） 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。（2） 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。 推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、 凸缘、 壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。（3） 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。（4） 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。（5） 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。6.2 脱模力的计算此模具采用推杆脱模，推杆推出机构动作灵活可靠、 简单、 比较常见，可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算，公式如下： sincosbTFF ， PAFb（10） 式中，对于圆筒制品中：TF脱模力的大小 （N）摩擦系数 一般取 =0.10.3 ，取 =0.2bF因塑件收缩对型芯产生的正压力 （N） 脱模斜率 一般为 12，取1 15 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 P塑件对型芯产生的单位正压力 一般 p=810MPa. A塑件包紧型芯的侧面积。将以上各数据代入公式得： TF=2960N。6.3 推杆直径的计算推杆应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径计算式为： 412/nEFLKdT（11）推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核： 21/4sTnFD（12）式中：d推杆直径(mm)K安全系数，通常取 K=1.52 K=1.5L推杆的长度(mm) L=160FT脱模力(N)FT =2960E推杆材料的弹性模量(MPa) E=2.1105n推杆根数 n=6s推杆材料的屈服点(MPa) s =660 将以上各数据代入式得： d=4.6mm 圆整取5mm,将以上各数据代入式进行校核： d2.84mm所以此推杆符合要求7 温度调节系统温度调节系统:就是对模具加热或冷却,将模具温度控制在合理的范围内。在注射成型中,模具的温度直接影响塑件的充模、定型、质量和生产周期(冷却时间占周期的80%左右)。外观和精度要求很高的塑件,对模具的温度要求非常严格,此时必须严格控制模具各部分的温度。模具温度对不同塑料的影响不一样。 对 PE、 PP、 HIPS、 ABS 等塑料,降低模温可减小应力开裂(模温通常为60 度左右)；对PC、 PPO、 PSF、 硬PVC 等塑料,提高模温有利于减小塑件的内应力(模温通常在 80-120之间),提高流动性；对结晶性塑料冷却要好一点,结晶性的塑料带走的热量要比非结晶性的塑料要多。模具温度对塑件成型质量的影响：模具温度过高,成型的收缩变形大,脱模后塑件变形率大,还容易造成溢料和粘模；模具温度过低,则熔胶流动性差,塑件轮廓不清晰,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时,型芯和型腔温差过大,塑件收缩不均匀,导致塑件翘曲变形。 16 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985模具的冷却介质有水(包括常温水和冻水)、 油、 铍铜、 空气等，模具的加热方式有热水、 蒸气、 热油、 电热棒加热等.这里用冷却水来冷却模具。 冷却系统的设计要点：冷却水道的排列要均匀要基本与成型面的形状相符；冷却效果应使成型零件表面冷却均匀；冷却水道的直径一般在 8mm到 12mm之间选取，直径太小不易加工，太大降低模具强度。8 注射机与模具各参数的校核8.1注射量的校核XS-Z-60XS-Z-60型注射机注射量为 60cm3,每个塑件制品的体积为 22 cm3，按一模两腔体积为44 cm3，44/60=0.730.8，注射机注射量够用。可以选用XS-Z-60XS-Z-60型注射机8.2 锁模力的校核注射机的最大锁模力为 500KN，胀模力设为F： KAPmF（13）式中： F注射机的额定锁模力（KN） A塑件在流道和分型面上的投影和（cm3） mP型腔的平均压力 K安全系数，通常取K=1.11.2F=1.120（151+21.5+0.53.5+2.2）=442KN，所 以 锁 模 力 安全。8.3 安装参数的校核 模具各模板厚度分别为：1H浇口套固定板20mm 2H定模板 22mm 3H动模板 22mm 4H支承板 20mm 5H推杆固定板10mm 6H推板 10mm 7H支撑柱8mm 8H动模固定板18mm模具闭合高度H=1H+2H+3H+4H+5H+6H+7H+8H=mm130,所允许的最小模具厚度mmH70min所允许的最大模具厚度mmH200max开模行程足够，所以注射机能满足要求。9 成型零件加工工艺动、定模的加工工艺路线的拟定： 表 2 动、定模的加工工艺过程Table2 A fixed die Machining Process 17 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 序 号 工序名 工序内容 1 下料 下料：LBH=24021030 2 粗铣上下面 上下表面互为基准、上侧面为定位基准铣平面 3 粗铣四侧面 底面以及一个加工表面作为定位基准粗铣四侧面 4 粗磨底面 上表面以及一个侧面为定位基准 5 钻孔 底面为定位基准 6 铰孔 底面为定位基准。在钻孔的基准上铰孔提高精度 7 数控加工成型面 在 PEO/E 上生成程序输入数控机床加工成型面 8 热处理 表面淬火、调质处理表面硬度55-70HRC 9 磨安装尺寸 提高装配精度 10 钳工修模 对成型尺寸进行精加工 11 清洗 去杂质、毛刺和清洁表面等 侧型芯的加工工艺路线:表3 侧型芯的加工工艺过程Table3 Aide core Processing Route 序 号 工序名 工序内容 1 下料 下料：35140 2 粗车型芯表面 粗车 35 的棒料 3 精车 精车尺寸至 34120 4 钻销钉孔 以棒料的后端为基准钻销钉孔 5 数控加工成型面 在 PEO/E上生成程序输入数控机床加工成型曲面 6 热处理 表面淬火、调质处理表面硬度 52-60HRC 7 钳工修模 对成型面进行精加工 8 清洗 去杂质、毛刺等10 结论 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次塑件轴注射模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了塑料模具设计等课程所学的内容，掌握注 18 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985射模具设计的方法和步骤，掌握注射模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在
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